一种燃气舵热试车试验方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种燃气舵热试车试验方法及系统，包括：将四个舵面呈X字形布局在发动机尾喷管，并执行以下步骤：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；实时采集各舵面的气动力/力矩数据；对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。本发明专利技术采用在发动机尾喷管后部安装“X”字形布局的测力装置和燃气舵面，可以克服发动机拖尾尾焰上闯易造成上部测力装置烧毁和下部测力装置安装困难的缺点；对处于“X”字形对角线上的两两舵面的燃气气动力进行算数平均处理，可以有效消除发动机火焰偏心和测量装置自重带来的舵面燃气气动力测量误差。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气舵热试车试验方法及系统
本专利技术涉及检测
，具体地，涉及一种燃气舵热试车试验方法及系统。
技术介绍
燃气舵热试车是指在通过安装燃气舵面在火箭发动机燃气流中偏转，通过与舵面安装的测力装置，实时采集舵面上所受的燃气气动力和力矩的试验。发动机搭载热试车试验是目前获得舵面在燃气流中气动性能比较可靠的途径。传统卧式发动机的搭载试验，一般安装四套测力装置1(上部测力装置、右部测力装置、下部测力装置以及左部测力装置)及对应的四片舵面2，每套测力装置对应一片舵面。从发动机后部顺燃气流方向往前看，四片舵面呈“十”字形分布，如图1所示。试验结束后，每套测力装置采集的数据将独立处理成舵面气动载荷。传统的试验方法有如下缺点：下部测力装置距离地面太近，安装困难；发动机工作结束后的拖尾尾焰上闯易造成上部测力装置烧毁；发动机喷口3安装误差或者试验中震动易造成燃气流与四片舵面发生偏心导致舵面所受气动载荷偏离正常值；装置和舵面自重对数据的有干扰且不易消除。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种燃气舵热试车试验方法及系统。根据本专利技术提供的一种燃气舵热试车试验方法，包括：将四个舵面呈X字形布局在发动机尾喷管，并执行以下步骤：偏转步骤：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；采集步骤：实时采集各舵面的气动力/力矩数据；运算步骤：对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。较佳的，所述偏转步骤中，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同，处于不同对角线上的舵面的偏转指令不同。较佳的，所述运算步骤中，对处于同一对角线上的两个舵面的气动力/力矩数据相加后除以2。较佳的，所述偏转步骤中，四个舵面的偏转指令相同。较佳的，所述运算步骤中，对四个舵面的气动力/力矩数据相加后除以4。根据本专利技术提供的一种燃气舵热试车试验系统，包括：将四个舵面呈X字形布局在发动机尾喷管，并执行以下模块：偏转模块：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；采集模块：实时采集各舵面的气动力/力矩数据；运算模块：对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。较佳的，所述偏转模块对处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同，处于不同对角线上的舵面的偏转指令不同。较佳的，所述运算模块对处于同一对角线上的两个舵面的气动力/力矩数据相加后除以2。较佳的，所述偏转模块对四个舵面的偏转指令相同。较佳的，所述运算模块对四个舵面的气动力/力矩数据相加后除以4。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术采用在发动机尾喷管后部安装“X”字形布局的测力装置和燃气舵面，可以克服发动机拖尾尾焰上闯易造成上部测力装置烧毁和下部测力装置安装困难的缺点；对处于“X”字形对角线上的两两舵面的燃气气动力进行算数平均处理，可以有效消除发动机火焰偏心和测量装置自重带来的舵面燃气气动力测量误差。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为现有的燃气舵热试车试验结构示意图；图2为本专利技术的燃气舵热试车试验结构示意图；图3为本专利技术的运算原理图；图4为本专利技术的运算原理图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图2所示，根据本专利技术提供的一种燃气舵热试车试验方法，包括：将四个舵面呈X字形布局在发动机尾喷管，并执行以下步骤：偏转步骤：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；采集步骤：实时采集各舵面的气动力/力矩数据；运算步骤：对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。具体的，有以下两种计算方式：1、偏转步骤中，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同，处于不同对角线上的舵面的偏转指令不同。运算步骤中，对处于同一对角线上的两个舵面的气动力/力矩数据相加后除以2。2、偏转步骤中，四个舵面的偏转指令相同。运算步骤中，对四个舵面的气动力/力矩数据相加后除以4。在上述一种燃气舵热试车试验方法的基础上，本专利技术还提供一种燃气舵热试车试验系统，包括偏转模块：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；采集模块：实时采集各舵面的气动力/力矩数据；运算模块：对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。具体的，有以下两种计算方式：1、偏转模块中，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同，处于不同对角线上的舵面的偏转指令不同。运算模块中，对处于同一对角线上的两个舵面的气动力/力矩数据相加后除以2。2、偏转模块中，四个舵面的偏转指令相同。运算模块中，对四个舵面的气动力/力矩数据相加后除以4。一般地，“X”字形的两条对角线与地面呈45°夹角，将左上角的舵面和测力装置记为1#，将右上角的舵面和测力装置记为2#，将右下角的舵面和测力装置记为3#，将左下角的舵面和测力装置记为4#。“X”字形布局可以让发动机拖尾段火焰从1#和2#装置中间通过，避免了发动机拖尾尾焰上升导致测力装置的烧毁，同时，无正下方测力装置单元，安装困难将降低。“X”字形布局安装结合如下数据处理办法，可以有效降低发动机火焰偏心引起的舵面气动力误差。简化起见，沿1#-3#舵连线作剖面，见图3。理想状态时，发动机火焰CF和舵面中心点连线交点CH重合。燃气舵搭载主要测量为舵面气动效率，它与舵面法向力FH直接相关。理论研究表面，FH与其浸润在火焰中的迎风面积SF成线性关系，即1#和3#舵的FH可表示为FH-1#,3#∝SF＝k·SF-1#,3#.............(1)其中，对应特定发动机，k是常数，FH为舵面气动力/力矩，SF是舵面浸润在发动机火焰中的面积。偏心状态时，CF和CH不重合，偏心后的火焰中心CF'，不重合度可用两者之间偏心长度Lb表示。若1#和3#舵面执行同一套偏转指令，则1#，3#舵面有FH-1#＝k·SF-1#＝k·(SF-Lb*WH).............(2)FH-3#＝k·SF-3#＝k·(SF+Lb*WH).............(3)式中WH为舵面弦长，(2)+(3)得到FH-1#+FH-3#＝2·k·SF＝2·FH-1#,3#即FH-1#,3#＝1/2·(FH-1#+FH-3#).............(4)(4)式说明，当火焰偏心状态下，通过将1#和3#舵面气动力进行算数平均，可以得到对应状态下的消除偏心引起的舵面气动力误差。同样，2#和4#也有相似公式FH-2#,4#＝1/2·(FH-2#+FH-4#).............(5)另外，测量系统的自重和燃气舵本身自重将对测量系统产生误差。分析1#-4#测力单元，它们舵面和天平自重都一样，假设都为mg，由于1#-3#和2#-4#舵面对应的天平的法向力极性在空间相反，见图4，所以有FH-1#＝k·SF-1#-mg·cosθ.............(6)FH-3#＝k·SF-3#+mg·cosθ.............(7)同理，对于2#-4#舵面也有FH-2#＝k·SF-2#+mg·sinθ.......本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气舵热试车试验方法，其特征在于，包括：将四个舵面呈X字形布局在发动机尾喷管，并执行以下步骤：偏转步骤：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；采集步骤：实时采集各舵面的气动力/力矩数据；运算步骤：对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。

【技术特征摘要】
1.一种燃气舵热试车试验方法，其特征在于，包括：将四个舵面呈X字形布局在发动机尾喷管，并执行以下步骤：偏转步骤：根据偏转指令偏转舵面，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同；采集步骤：实时采集各舵面的气动力/力矩数据；运算步骤：对采用相同偏转指令的舵面进行算数平均运算。2.根据权利要求1所述的燃气舵热试车试验方法，其特征在于，所述偏转步骤中，处于同一对角线上的两个舵面的偏转指令相同，处于不同对角线上的舵面的偏转指令不同。3.根据权利要求2所述的燃气舵热试车试验方法，其特征在于，所述运算步骤中，对处于同一对角线上的两个舵面的气动力/力矩数据相加后除以2。4.根据权利要求1所述的燃气舵热试车试验方法，其特征在于，所述偏转步骤中，四个舵面的偏转指令相同。5.根据权利要求4所述的燃气舵热试车试验方法，其特征在于，所述运算步骤中，对四个舵面的气动力/力矩数据相加后除...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮文华，蔡克荣，刘小波，邹仁珍，吴捷，莫麟，
申请(专利权)人：上海机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31